裂縫產(chǎn)生原因分析

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1、試驗(yàn)墻體破壞過(guò)程分析1.剪力墻裂縫成因分析1.1本文試驗(yàn)的三個(gè)試件都是抗彎縱筋屈服，試件達(dá)到最大承載能力，達(dá)到一定的位移延性后，發(fā)生剪切破壞喪失承載能力的。三個(gè)試件的有著相似的發(fā)展過(guò)程：首先出現(xiàn)水平彎曲裂縫，然后在腹板中出現(xiàn)斜向裂縫；在反復(fù)荷載作用下，腹板被兩個(gè)方向的斜裂縫分割成菱形小塊，而且隨著荷載反復(fù)的次數(shù)的增加，分割越細(xì)整個(gè)試件形成明顯的桁架傳力模型；一般是在位移達(dá)到2或者3倍屈服位移的循環(huán)時(shí)，試件達(dá)到最大承載能力；由于試驗(yàn)試件的軸壓比偏大，腹板中部分有縱向分布鋼筋的位置出現(xiàn)豎向劈裂裂縫；最終，試件的剪切失效過(guò)程一般表現(xiàn)為首先在試件剪壓區(qū)出現(xiàn)呈水平分布的短斜裂縫，隨著非彈性位移的增大，短

2、斜裂縫分布區(qū)域混凝土出現(xiàn)掉皮，進(jìn)而剪壓區(qū)混凝土被剪碎，承載能力猛然降低。由于高軸力的存在自剪壓區(qū)向受拉翼緣方向，在剪碎區(qū)域高度，試件腹板被連續(xù)壓潰,導(dǎo)致試件最終破壞（T形截面試件都是在無(wú)翼緣一側(cè)受壓的受力狀態(tài)破壞的）。在裂縫發(fā)展過(guò)程中，工字形截面試件W-4裂縫發(fā)展對(duì)稱；而T形截面試件W5、W-6因?yàn)闊o(wú)翼緣(a)(b)(c)一側(cè)的受拉比較充分,斜裂縫開(kāi)展范圍較有翼緣一側(cè)廣，使得T字形截面試件的裂縫在兩個(gè)方向荷載作用下發(fā)展不對(duì)稱。三個(gè)試件的破壞狀態(tài)如圖4.4所示。由于三個(gè)試件的腹板水平鋼筋配筋量、混凝土強(qiáng)度、試驗(yàn)軸壓比等各個(gè)方面的不同，造成了最終破壞時(shí)達(dá)到的位移延性和破壞過(guò)程都略有不同。W-2的水

3、平鋼筋配筋率相對(duì)最髙，混凝土強(qiáng)度最髙，其抗剪能力最強(qiáng)，最后發(fā)生剪切破壞時(shí)達(dá)到的位移延性最大。而W-3、W-4與W-2相比，除了水平鋼筋配筋率和混凝土強(qiáng)度較低以外，還因?yàn)橛幸粋?cè)沒(méi)有翼緣，試件在無(wú)翼緣一側(cè)的平面外的穩(wěn)定性有所降低，在裂縫發(fā)展比較充分的情況下，試件出現(xiàn)了一定的平面外彎曲，則可能造成剪壓區(qū)一面的壓應(yīng)力比另一面的大很多，導(dǎo)致試件的延性能力大打折扣。由于W-2的水平鋼筋配筋量相對(duì)較高，在達(dá)到最大承載能力的時(shí)候，斜裂縫的寬度約0.6mm，比起W-3、W-4的2～3mm要小得多；而且因?yàn)樵嚰-2的水平分布鋼筋配筋率高，分布間距最小，導(dǎo)致裂縫分布最均勻，裂縫發(fā)展都較最豐滿。1.2由于本文著重于

4、剪力墻的抗震抗剪能力，所以在此就忽略了抗彎縱筋和翼緣分布鋼筋的應(yīng)變發(fā)展，僅對(duì)墻腹板分布鋼筋及邊緣試件箍筋的應(yīng)變發(fā)展作一定分析。①腹板縱向分布鋼筋腹板的縱向分布鋼筋在均勻分布軸力軸力作用下均勻受壓；施加水平力后，受壓一側(cè)的壓應(yīng)變減小，隨著水平荷載的加大，受拉區(qū)范圍逐漸加大，受拉的縱向分布鋼筋的拉應(yīng)變也逐漸變大；在抗彎縱筋屈服之前，整個(gè)截面能比較好地滿足平截面假定。試件除靠近翼緣附近的縱向鋼筋或者在較大位移延性時(shí)發(fā)生受拉屈服外，其余鋼筋均處于彈性工作狀態(tài)。最終破壞時(shí)，在距墻底約10cm的高度處形成了一個(gè)壓碎帶，此時(shí)，全部幾乎全部縱向分布鋼筋都被壓屈。②腹板水平分布鋼筋腹板的水平分布鋼筋提供主要的抗

5、剪能力，在腹板的傳力機(jī)構(gòu)中充當(dāng)?shù)氖撬嚼瓧U的作用，除個(gè)別例外的情況外均受拉，在裂縫出現(xiàn)后，承擔(dān)了大部分的剪力。由于腹板出現(xiàn)的斜向的交叉裂縫的影響，腹板水平鋼筋兩端的應(yīng)變值很小，中間較大，水平鋼筋在裂縫處的應(yīng)變值發(fā)生突增，中央剪切斜裂縫相交區(qū)域內(nèi)的鋼筋應(yīng)變普遍大于周圍鋼筋應(yīng)變值。縱向鋼筋屈服后，隨著位移延性的增加，低周反復(fù)荷載作用的次數(shù)增加，斜裂縫不斷增多、加寬，混凝土破碎程度不斷加深，裂縫之間的骨料咬合作用也就不斷削弱；本來(lái)應(yīng)該由混凝土來(lái)傳遞的一部分剪力，因?yàn)榛炷量辜裟芰Φ耐嘶D(zhuǎn)移到了水平鋼筋上，所以隨著位移的不斷加大，腹板水平鋼筋的拉應(yīng)變呈增大的趨勢(shì)（這點(diǎn)從第三章中三個(gè)試件的水平鋼筋應(yīng)變分

6、布圖中可以看出）。③邊緣試件約束箍筋邊緣試件中為了防止抗彎縱向鋼筋在髙壓應(yīng)力作用下失穩(wěn)而設(shè)的約束箍筋，在整個(gè)加載過(guò)程中拉應(yīng)變都很小，而且還有局部處于受壓狀態(tài)。只有在達(dá)到比較髙的位移延性后，因?yàn)榱芽p的開(kāi)展，受壓區(qū)的減小而導(dǎo)致壓應(yīng)力的進(jìn)一步增大，才有部分約束箍筋進(jìn)入受拉屈服。1.3試驗(yàn)中觀察到的裂縫形式如圖1.16所示。腹板中產(chǎn)生兩個(gè)方向大致對(duì)稱的交叉斜裂縫，以及兩個(gè)方向大致對(duì)稱的斜壓桿系統(tǒng)。從裂縫分布圖可知，起主導(dǎo)作用的剪力傳遞機(jī)構(gòu)為桁架機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象描述如下：如圖1.17(a)，在塑性較區(qū)產(chǎn)生與縱軸夾角在30o~60o之間的一系列呈扇狀分布的交叉斜裂縫，一些較低的斜裂縫與基礎(chǔ)和墻

7、之間的施工縫相交，表明沿著這個(gè)截面?zhèn)鬟f著剪應(yīng)力。如圖1.17，隨著施加的位移循環(huán)幅值的增大，墻底基礎(chǔ)附近的斜裂縫變得更平緩，這一現(xiàn)象是由于沿著墻與基礎(chǔ)間的施工縫的界面剪力傳遞能力的退化。隨著塑性較轉(zhuǎn)動(dòng)幅度的加大，底部的斜壓桿逐漸失效，剪力主要通過(guò)受壓區(qū)傳遞。斜裂縫向更平緩發(fā)展使腹板中產(chǎn)生了一個(gè)面積較小而壓應(yīng)力較大的區(qū)域，如圖1.17。這一區(qū)域在墻底以上2wl高度范圍內(nèi)且鄰近于腹板與邊緣約束試件的交